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人工心脏无线供电装置研制

A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Professional Degree

【作 者】栾盈盈

【摘 要】

无线电能传输(WirelessPowerTransferWPT)技术凭借其灵活、方便、干净等优点得到了快速的发展,无线电能传输技术与其他领域的结合更是推动了电源技术及其相关领域的科技进步。作为一种安全、可靠、灵活的供电方式,无线电能传输技术的引入,促进了植入式医疗电子设备的发展。

本文围绕无线电能传输技术在医疗植入设备中的应用展开研究,设计小功率医疗植入设备的无线供电装置,完成能量由体外向体内的无线传输,体内外信号的无线双向传输,并对所设计系统进行分析,在满足输出稳压的情况下并保证小功率能量传输系统的效率,对整个系统结构进行优化设计。本文的研究有利于推动无线电能传输技术在植入式医疗设备实际应用中的发展。

围绕人工心脏无线供电装置的研制,本文介绍了无线电能传输技术的基本原理及其结构,着重进行了需求分析,并提出性能指标。从能量的单向传输及信号的双向传输两个方面,详细介绍了人工心脏无线供电装置的功能模块电路的设计方法。

将系统电路按功能模块划分,进行系统偏移及效率分析,得出人工心脏无线供电装置拾取电压与谐振频率、互感的关系以及建立系统效率模型,找出影响系统整体效率的主要因素。并依据系统稳压和损耗的分析,提出针对性的系统优化方案,采用原边控制器控制系统输出电压的方式,省去副边 DC-DC 稳压环节,进一步提升系统的整体效率。

分别建立了人工心脏无线供电装置能量传输与信号传输 Simulink 仿真模型,仿真结果验证了方案可行性,并依据系统设计要求和仿真结果,搭建实验验证电路,实验结果表明了人工心脏无线供电装置及系统优化方案的有效性和可实施性。

【关键词】无线电能传输(WPT);人工心脏;稳压输出;效率优化

【下 载】 (浏览169次)